Forschungszentrum Jülich: Der Supercomputer hat noch Kinderkrankheiten

Forschungszentrum Jülich : Der Supercomputer hat noch Kinderkrankheiten

Das Jülicher Juwel ist noch nicht so brillant, wie es sich die Wissenschaftler am Forschungszentrum Jülich erhofft haben. Juwels, der neue Supercomputer, hat mehr Kinderkrankheiten als erwartet.

Im Gegensatz zum Vorgänger Juqueen stottert Juwels noch häufiger. „Jede Systemumstellung bringt Probleme mit sich. Das ist normal“, sagt Dr. Norbert Attig, stellvertretender Leiter am Jülich Supercomputing Center (JSC). „Aber mit so vielen Fehlern haben wir nicht gerechnet. Das, was wir gekauft haben, setzt in viel größerem Umfang auf Standard-Hardware als z.B. Juqueen. Da hatten wir gedacht, dass wir weniger Fehler sehen.“

Bei anderen Rechenzentren, die ähnliche Maschinen neu aufgestellt haben, gebe es ähnliche Probleme. Der Systemwechsel war notwendig, weil der US-Hersteller IBM die Bluegene-Reihe nicht weiter entwickelt. Juqueen war ein Bluegene System. Also wechselte das JSC zum europäischen Anbieter Atos. Die Hardware laufe seit dem Wechsel weniger stabil als erwartet, die Ausfallquote innerhalb der Komponenten sei unerwartet hoch. Zudem weise die Software noch zu viele Fehler auf.

Keine ernsthaften Rückschläge

Sie soll dafür sorgen, dass möglichst viele der etwa 120.000 Prozessorkerne parallel genutzt werden können. Mit anderen Rechenzentren und den Herstellern der Hardware- und Software-Komponenten arbeitet Jülich daran, dass die Fehler behoben werden. „Jetzt sehen wir Licht am Ende des Tunnels. Und das kommt nicht vom entgegenkommenden Zug“, sagt Attig.

Zu ernsthaften Rückschlägen in der Forschung sei es ob der Juwels-Kinderkrankheiten nicht gekommen, betonen Attig und Dr. Dorian Krause, der Leiter der High Performance-Abteilung am JSC. Einige Kunden hätten erfahren müssen, dass es unerwartete Abbrüche in den Rechenoperationen gegeben habe oder dass Berechnungen nicht in der beabsichtigten Größe hätten stattfinden können. „Aber wir hatten keine zeitkritischen Jobs, die nicht rechtzeitig fertig geworden sind“, betont Attig. Überhaupt sei das Team am JSC weit davon entfernt, zu glauben, dass Juwels perspektivisch seine Aufgaben nicht erledigt. „Das ist immer so: Solche großen Systeme laufen am Ende immer besser als am Anfang“, sagt Krause.

Zumal es im ersten Juwels-Jahr Erfolge gegeben habe, die mit Juqueen nicht oder schwerer zu erreichen gewesen wären. Der Physiker Simon Trebst, Professor an der Uni Köln, hat Studien zur Festkörperforschung in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Die Erkenntnisse hat er auf Juwels errechnet. „Diese Veröffentlichung ist sicher ein großer Erfolg. Und Juwels war das geeignete System, um diese Fragestellung zu bearbeiten“, hält Attig fest.

Einiges an Rechenzeit benötigt auch Kristel Michielsen. Die Jülicher Professorin ist Weltrekordinhaberin im Simulieren eines Quantencomputers. Den aktuellen Weltrekord hat sie auf dem chinesischen Supercomputer Sunway TaihuLight aufgestellt, der vor einem Jahr noch der schnellste Rechner der Welt war und jetzt an 3 steht. In der aktuellen Weltrangliste wird Juwels an 26 geführt. Trotz der Tatsache, dass Sunway mit knapp 100 Petaflops (eine Zahl mit zusätzlich 15 Nullen, Flops bezeichnet die Rechenoperationen pro Sekunde) rund zehnmal so schnell ist wie Juwels, findet Michielsens nächste Simulation in Jülich statt. „Es geht bei uns nicht darum, einmal in der Lage zu sein, 400 Kilometer pro Stunde zu fahren. Es geht darum, kontinuierlich so schnell wie möglich zu sein“, schildert Attig den Philosophie-Unterschied. Das Juwels für modernste Quanten-Simulationen geeignet ist, sei ein Erfolg.

Erweiterungen folgen im kommenden Jahr

Überhaupt betonen Krause und Attig, dass sie von der Zukunft des Juwels-Systems überzeugt sind. Auch, wenn es in der kommenden Woche einen Wermutstropfen geben dürfte. Dann wird die neue Top 500 der Supercomputer veröffentlicht. Juwels dürfte Platz 26 nicht halten können. Im Jahr 2020 könnte der Jülicher Rechner wieder deutlich weiter oben zu finden sein, er wird erweitert. Aktuell ist Juwels ein sogenannter Cluster-Rechner, im Prinzip eine Art Allzweckwaffe, die vergleichsweise schnell Rechenoperationen in Serie ausführen kann. Im kommenden Jahr soll der Supercomputer modular erweitert werden mit einem Booster, einer Einheit, die imstande ist, sehr viele Rechenoperationen besonders parallel auszuführen. „Wir rechnen damit, dass wir so unsere Rechenleistung um den Faktor fünf oder sechs erhöhen“, erklärt Krause und ergänzt, dass das JSC derzeit in der Beschaffungsphase sei.

Der Booster kommt später als geplant. Das hat laut Krause nichts mit den Juwels-Kinderkrankheiten zu tun. „Bisher haben wir nicht die Technologien gehabt, die wir für den Booster brauchen. Die Neuentwicklungen kommen nicht immer so auf den Markt wie ursprünglich angekündigt.“ Die Jülicher Computer-Forscher setzen auf die modulare Bauweise, perspektivisch soll Juwels auch später noch erweitert werden. 150 Millionen Euro könnten Rechner und Betrieb am Ende in fünf oder sechs Jahren gekostet haben.

Zwei Vorteile, die sich nicht nur Krause und Attig von der modularen Bauweise versprechen: Erstens soll Juwels in der Lage sein, größere Zusammenhänge zu berechnen. Beispielsweise nicht nur klimatisch bedingte Veränderungen in den Ozeanen, sondern auch die gegenseitig bedingte Wechselwirkung mit der Atmosphäre. Bisher passierte das in getrennten Berechnungen, weil die Kapazität nicht vorhanden war. Zweitens wird Juwels in erweiterter Konfiguration auch in der Rangliste der grünen Supercomputer steigen. Denn die Rechenleistung pro verbrauchtem Watt steigt mit der modularen Bauweise.

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